殷亞妮

(江蘇省南京師范大學附屬中學 南京 210003)

1 教材分析

“生長素的發(fā)現(xiàn)、作用特性與應用”在《普通高中生物學課程標準(2017年版)》中屬于選擇性必修課程內容，課標要求能夠“概述科學家經(jīng)過不斷探索發(fā)現(xiàn)生長素的過程，揭示生長素在調節(jié)植物生長時表現(xiàn)出的兩重性；能舉例說明生長素及其類似物在生產(chǎn)上的廣泛應用；能概述其他因素(如光、重力等)參與植物生命活動的調節(jié)?！?/p>

其中生長素作用的兩重性是重難點，而這一概念的形成正是依賴于科學事實和科學思維;此外，用曲線模型表現(xiàn)和解讀兩重性，利用生長素的作用及其兩重性特點去解決實際生產(chǎn)問題，都是對學生科學思維核心素養(yǎng)的要求。

2 教學目標

基于課程標準的內容要求、學業(yè)要求和學業(yè)質量標準，并圍繞培養(yǎng)學生核心素養(yǎng)的要求，制訂了如下教學目標：

(1) 通過對生長素相關實驗的分析，提升學生的科學思維能力。

(2) 通過對生長素作用特點曲線圖的解讀以及繪制曲線圖，提升學生的圖表信息轉換能力和用數(shù)學模型表示生命規(guī)律的能力。

(3) 通過回顧生長素類似物的作用，讓學生關注生長素類似物在生長實踐中的應用，并能夠針對生產(chǎn)中的真實情境提出合理的建議。

3 教學過程

復習課不同于新授課，學生對相關生物學概念已知(至少部分已知)，無需重新講解基礎知識，而應提供相關的實驗材料，讓學生通過科學思維方法推理出相關生物學概念，進而基于相關概念，用科學思維方法去解釋特定的生命現(xiàn)象，最后鍛煉學生用恰當?shù)姆椒ê托问饺ケ憩F(xiàn)或闡釋生物學概念的能力。讓學生真正做到由事實和證據(jù)，得出理論概念，然后用理論概念去解決實際問題，而這兩個過程中溝通理論和事實的橋梁正是科學思維，也是本節(jié)課教學設計所要體現(xiàn)的核心素養(yǎng)。

3.1 借助綜合題目，梳理知識要點 筆者以2014年江蘇省高考生物學試題32題為基礎編輯重組了一道綜合性題目幫助學生搭建該課時的知識點框架。

綜合題目： 植物體內調節(jié)生命活動的激素種類很多，其中發(fā)現(xiàn)最早且研究充分的激素當屬生長素，我們將結合題目回顧并加深對生長素相關知識的理解和應用。

(1) 生長素發(fā)現(xiàn)過程中的幾個經(jīng)典實驗操作如圖所示，則下列相關實驗結論錯誤的是( )

實驗一 實驗二實驗三 實驗四

A. 實驗一證明了胚芽鞘的彎曲生長是生長素導致的

B. 實驗二證明胚芽鞘尖端產(chǎn)生的影響可以透過瓊脂片傳遞給下部

C. 實驗三證明胚芽鞘彎曲生長是由尖端產(chǎn)生的影響在其下部分布不勻導致的

D. 實驗四證明造成胚芽鞘彎曲生長的影響是一種化學物質

(2) 為研究生長素(IAA)的運輸特點，用放射性同位素14C標記IAA開展如下圖所示的實驗。

① 若圖中AB為莖尖切段，瓊脂塊①和②中出現(xiàn)較強放射性的是(填序號)；若先用某種呼吸作用抑制劑處理莖尖切段，再重復上述實驗，結果瓊脂塊①和②中放射性均非常低，說明生長素運輸方式是。

② 若圖中AB為成熟莖切段，瓊脂塊①、②均出現(xiàn)較強放射性，說明IAA在成熟莖切段中的運輸(填“是”或“不是”)極性運輸。

(3) 適宜的激素水平是植物正常生長的保證。黃豆芽伸長胚軸的提取液，加入IAA溶液中可顯著降解IAA，但提取液沸水浴處理冷卻后，不再降解IAA，說明已伸長胚軸中含有。這條IAA降解途徑，對于種子破土出芽后的健壯生長(填“有利”、“不利”或“無影響”)，為什么？

(4) 在實際生產(chǎn)中，農(nóng)戶常用一定濃度的生長素類似物除去與單子葉農(nóng)作物混生的雙子葉雜草。下圖表示不同濃度的生長素類似物對單子葉植物和雙子葉植物的影響，請據(jù)圖分析回答：

① 圖中代表單子葉農(nóng)作物的曲線是(填序號)。

② 所用的生長素類似物的濃度最好在圖中左右(用字母表示)，請說明原因。

分析： 題目(1)幫助學生回顧生長素的發(fā)現(xiàn)史，并借此引出生長素的產(chǎn)生和分布場所，體現(xiàn)了“科學思維”水平二，即能基于特定實驗現(xiàn)象用歸納與概括、演繹與推理等方法得出植物向光性的原因。

題目(2)總結生長素運輸方向和方式，體現(xiàn)了“科學思維”水平二，即基于對不同植物材料的不同處理方法得出實驗結果，用科學思維方法分析得出生長素的運輸特點。

題目(3)引出生長素的作用特點——兩重性，體現(xiàn)了“科學思維”水平二，即能利用已知的生物學概念，結合給定事實，通過科學思維方法得出合理結論或做出判斷。

題目(4)舉例說明生長素及其類似物的應用，體現(xiàn)了“科學思維”水平四，即基于生長素作用及特點的生物學原理，用科學思維方法探討并解決實際中的生物學問題。

3.2 構建數(shù)學模型，突破知識難點 對于本節(jié)課的重難點——生長素作用的兩重性，主要通過解讀模型和構建模型的方式進行難點突破。

3.2.1 借助曲線模型，解讀兩重性含義 生長素作用的兩重性是指：“低濃度促進生長，高濃度抑制生長”，那么濃度的高低以何為界？

圖1 生長素濃度與其作用效果的關系圖

讓學生根據(jù)圖1的曲線總結生長素濃度與其對植物生長的作用之間的關系，理解兩重性中的高、低濃度分界點位置，認識到存在促生長的最適生長素濃度，所以促生長的低濃度范圍內濃度與促進作用效果非單調關系，存在濃度不同但促進作用相同的情況。并能將此圖與“頂端優(yōu)勢”等體現(xiàn)生長素作用的實例結合起來，說出不同部位所對應的生長素濃度范圍。

例題： 生長素對植物某器官生長的影響如圖曲線所示，據(jù)圖回答下列問題。

(1) 頂端優(yōu)勢現(xiàn)象中，若該曲線表示生長素對芽的作用效果，且頂芽生長素濃度為B，則緊鄰頂芽的側芽生長素濃度范圍是？

(2) 水平放置的植株，一段時間后莖端背地生長，而根端向地生長。若圖表示生長素對根的作用，且根的遠地側生長素濃度為A，則相應近地側生長素濃度為？若圖表示生長素對莖的作用，且莖的遠地側生長素濃度為A，則莖的近地側生長素濃度范圍是？

結合例題，用曲線圖幫助學生理解“頂端優(yōu)勢”“根的向地性”等體現(xiàn)生長素作用兩重性的實例，學生能說出生長素的濃度范圍，并對比(2)中莖和根不同生長方向，得出不同器官對生長素敏感性不同的結論。

3.2.2 變換模型形式 理解兩重性由來 圖1是對生長素濃度與其作用的定性分析，但在實際研究中必須用一個可以觀測的指標來表示生長素的作用效果，如生根的數(shù)量、根或離體莖段的伸長量。

例題： 某同學探究生長素濃度對某植物離體莖段伸長生長的影響，預實驗得到結果如下圖所示。

(1) 蒸餾水組的作用是什么？實驗結果能否體現(xiàn)兩重性？請解釋原因。

(2) 結合圖所示的預實驗結果，若要進一步確定促進莖伸長生長的生長素最適范圍，實驗設計思路是？

例題(1)問題環(huán)環(huán)相扣，首先理解蒸餾水組在實驗中起對照作用，幫助學生認識到某濃度生長素的作用性質，不是由該濃度下生長量的絕對值決定的，而由其與空白對照組(即“蒸餾水組”)時生長量之間的差值決定的。因此生長素的兩重性就體現(xiàn)在與蒸餾水組的莖伸長量相比，低濃度生長素組的莖伸長量更大，而高濃度生長素組的伸長量較小。(2)考查學生對于圖中促生長的低濃度范圍內生長素作用效果與濃度之間非單調性關系的理解和應用，學生據(jù)圖判斷預實驗已經(jīng)將生長素的適宜濃度范圍縮小到10-7mol/L～10-5mol/L之間。

3.2.3 據(jù)實建構模型，分析解決問題 2017版課標中對科學思維方法的最高要求是能夠進行建模，并能據(jù)此探討、審視和論證與生物學相關的新問題情境。

例題： 將燕麥胚芽鞘去頂靜置一段時間后，用4種含不同濃度生長素的瓊脂塊分別放置在4個相同的去頂胚芽銷的一側，一段時間后，測量并記錄胚芽鞘彎曲角度(如圖)，其中α1>α2>α3>α4，下列對此實驗的有關敘述正確的是

A. 生長素濃度大小關系是m1

B. 該實驗可以說明生長素作用具有兩重性

C. 若α1和α2相同，則瓊脂塊中的m1與m2也相同

D. 促進胚芽鞘生長的最適濃度可能位于m1、m2之間

為更好地解決上述例題，教師可先要求學生用曲線表示出瓊脂塊中生長素濃度與α角度之間的關系(圖2)。這提高了學生依據(jù)已知的生物學概念，將實際情境模型化，然后再用模型去分析和解決問題的能力，屬于科學思維水平四層次。

圖2 生長素濃度與彎曲角度α之間的關系

3.3 聯(lián)系生產(chǎn)實踐，體現(xiàn)知識價值 講解生長素及其類似物在生產(chǎn)實踐中的應用，首先由生長素的兩重性解釋生產(chǎn)中用適宜濃度的生長素類似物溶液來促進扦插枝條生根、疏花疏果或防止落花落果；然后以傳粉失敗引起的蔬菜糧食減產(chǎn)為例說明生長素可促進果實發(fā)育。

例題： 下圖中A、 B表示某植物兩枚子房生長曲線，其中A正常傳粉受精，B未受粉。

(1) 請指出A、 B曲線差異的原因。

(2) 若給另一枚未受粉的子房噴灑適宜濃度的生長素溶液，得到曲線C，說明生長素能。

(3) A、 C果實的區(qū)別是。

(4) 因氣候等影響，下列作物在花期未能成功傳粉，某同學想借用生長素類似物幫助農(nóng)民減輕損失，則可達目的的是

A. 玉米 B. 油菜

C. 花生 D. 西瓜

啟發(fā)學生思考并理解傳粉受精影響果實發(fā)育的根本原因，即受精后胚珠發(fā)育成種子的過程中產(chǎn)生的生長素促進了子房的發(fā)育，故可施用外源生長素類似物得到無子果實。最后要求學生將分析所得的相關原理運用于生產(chǎn)實踐中，解決實際問題，這正是我們生物學教學所要達到的最終目的。

4 教學反思

利用綜合題目回顧相關知識點，幫助學生構建起整體知識框架，兼顧了不同水平層次的學生，并通過解讀曲線模型和建構新的曲線模型來突破“生長素兩重性”這個難點。美中不足的是本節(jié)課內容過多，筆者在講授時為了追求課程知識框架的完整性，沒有給學生充分思考的時間，在一定程度上影響了部分學生對難點的理解，若是將課程內容縮減為“生長素作用特點及其應用”，應該能更深入透徹，效果更好。